مهمترین عوامل ایجاد کننده خوردگی در بتن چیست ؟

بتن بخاطر خاصیت مقاومت فشاری بالا یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی به شمار می­رود. با این حال وجود معایبی چون مقاومت کششی کم و پتانسیل ایجاد و رشد ترک بالا باعث بروز چالش خوردگی در این محصول شده است. پدیده­ ی خوردگی منجر به کاهش سطح اتصال و چسبندگی بتن و میلگرد شده و در نهایت تخریب سازه، کاهش قدرت باربری، افت کیفیت سازه و حتی خطرات ایمنی و زندگی را در پی خواهد داشت. در این مقاله از وبسایت ایران کامپوزیت سعی برآن است که علل بروز این چالش معرفی و راهکارهایی برای جلوگیری از خوردگی بتن ارائه شود.

چه عواملی سبب خوردگی بتن میشوند ؟

ظرفیت قلیایی سیمان پرتلند مورد استفاده در بتن به طور معمول در اطراف آماتورها، ایجاد یک محیط بازی (قلیایی) غیرفعال (در حدود PH=12) کرده که از آنها در برابر خوردگی محافظت می­کند. وقتی انفعال محیطی از دست رود یا بتن دچار ترک خوردگی شود یا تورقی رخ دهد که امکان ورود بدون مزاحمت آب داخل بتن را فراهم کند، واکنش های شیمیایی خوردگی آغاز می­شود. لازم به ذکر است که، این پدیده با بروز تنش کششی و ایجاد ترک های بیشتر تشدید می­شود.

آب به عنوان یک حامل برای یون های کلرید نقش کلیدی را در خوردگی بتن و تخریب لایه فعال (لایه محافظ) میلگرد دارد. لذا هر عاملی که نفوذ آب در بتن را تسهیل کند به عنوان عامل خوردگی شناسایی می شود. به صورت کلی عوامل بروز خوردگی در بتن به سه دسته محیطی، عملکردی و ترکیبی تقسیم می­شوند.

عوامل محیطی:

شامل تأثیر عوامل آب و هوایی و وجود ترکیبات شیمیایی مخرب در آب مورد استفاده در ساخت بتن می‌شود.  شرایط آب و هوایی یک منطقه تاثیر زیادی بر میزان خوردگی دارد. در شرایط آب و هوایی شدید در مناطق ساحلی، میزان خوردگی بالا خواهد بود.

به عنوان مثال، ساحل خلیج فارس دارای یک محیط بسیار تهاجمی است که با شرایط محیطی با درجه حرارت و رطوبت بالا، حضور املاح خورنده در زمین و سطوح بالای کلریدها و سولفات ها در آب های زیرزمینی فرآیند خوردگی تسریع می­شود.

عوامل عملکردی:

این عوامل باعث تضعیف ساختار بتن می­شوند و باز کردن راه برای ورود عوامل خورنده به داخل بتن را فراهم می­کنند که منجر به خوردگی بتن می­شود، به طور کلی عوامل عملکردی را می­توان ناشی از موارد زیر دانست:

نقص­های ساختاری بتن:

نقص­های ساختاری همچون ناهمواری سطح، وجود ترک­ها یا حفرات در بتن می­توانند منجر به ورود آب، هوا و مواد خورنده به داخل بتن و در نهایت خوردگی آن شوند.

نقص­ در فرآیند ساخت بتن:

فرآیند ساخت بتن باید با دقت و استاندارد انجام شود تا بتوان از خوردگی آن جلوگیری کرد. هر گونه نقص در فرآیند تهیه و آماده­سازی بتن مانند استفاده از افزودنی­های نادرست، تغییر در نسبت آب به سیمان، تراکم نادرست و … می­تواند منجر به ایجاد منافذی در بتن و در نهایت خوردگی آن شود.

یکی از نتایج حاصل از نقص فرآیند ساخت، کرمو شدن و تخلخل بتن است که براثر ناتوانی ملات سیمان در پر کردن فضاهای موجود اطراف سنگدانه­ها و در نتیجه خالی ماندن آنها ایجاد می­شود.

عوامل مکانیکی:

عوامل مکانیکی مانند تغییرات حرارتی یا اعمال ارتعاشات و سایش و فرسایش مکانیکی ممکن است باعث ایجاد ترک در سطح بتن شود. با گذر زمان ترک ها در عمق بتن رشد کرده و به شکاف بدل می­شود و طول عمر سازه بتنی را کاهش می­دهد.

عوامل شیمیایی:

سولفات سدیم، منیزیم و کلسیم از جمله نمک هایی هستند که معمولا در خاک­های قلیایی و زیرزمینی (چون خاک­های غرب کشور و سواحل جنوب) یافت می شود. این گروه از سولفات با آهک هیدراته و هیدرات آلومینات موجود در خمیر سیمان واکنش داده و محصولات جانبی این واکنش منجر به افزایش حجم خمیر سیمان و شکستن بتن در اثر انبساط می­شود.

نتایج خوردگی بتن

اولین عارضه‌ای که خوردگی در سازه‌های بتنی باعث می‌شود، کاهش قدرت باربری سازه است. خوردگی موجب کاهش مقاومت بتن و فولاد در سازه می‌شود که ممکن است در مواجهه با بارهای خارجی مانند زلزله یا باد، سبب فرو ریختگی سازه شود.

علاوه بر این، خوردگی ممکن است باعث تخریب سطح بتن و افزایش ترک‌ها در سازه شود. این ترکیدگی‌ها باعث نفوذ آب و رطوبت به داخل سازه می‌شود که در نتیجه منجر به کاهش عمر مفید سازه و افزایش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات می‌شود.

همچنین، خوردگی ممکن است باعث افت کیفیت سازه شود. به عنوان مثال، در صورت خوردگی قطعات فولادی در سازه، قدرت اتصال بین قطعات مختلف کاهش می‌یابد که منجر به عملکرد نامناسب سازه در شرایط اعمال تنش و فشار است.